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Art�culos y trabajos

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�Capa de ozono?

Producci�n y destrucci�n natural del ozono

Sat�lites para el estudio del ozono

Un escudo fr�gil

Capas de la atm�sfera

Da�os causados por el hombre

Las bombas nucleares

Preguntas varias

Se derrite la Ant�rtida

El ozono sobre el Polo Norte

Investigaron y ganaron el Premio Nobel :

Mario Molina
Rowland Sherwood

�Capa de Ozono?

Esta palabra, viene del griego ozein "oler". La vida en la Tierra ha sido protegida durante millares de a�os por una capa de veneno vital en la atm�sfera. Esta capa, compuesta de ozono, sirve de escudo para proteger a la Tierra contra las da�inas radiaciones ultravioletas del sol. Hasta donde sabemos, es exclusiva de nuestro planeta. Si desapareciera, la luz ultravioleta del sol esterilizar�a la superficie del globo y aniquilar�a toda la vida terrestre. El ozono es una forma de ox�geno cuya mol�cula tiene tres �tomos, en vez de los dos del ox�geno com�n. El tercer �tomo es el que hace que el gas que respiramos sea venenoso; mortal, si se aspira una peque��sima porci�n de esta sustancia. Por medio de procesos atmosf�ricos naturales, las mol�culas de ozono se crean y se destruyen continuamente. Las radiaciones ultravioletas del sol descomponen las mol�culas de ox�geno en �tomos que entonces se combinan con otras mol�culas de ox�geno para formar el ozono. El ozono no es un gas estable y es muy vulnerable a ser destruido por los compuestos naturales que contienen nitr�geno, hidr�geno y cloro. Cerca de la superficie de la Tierra (la troposfera), el ozono es un contaminante que causa muchos problemas; forma parte del smog fotoqu�mico y del c�ctel de contaminantes que se conoce popularmente como la lluvia �cida. Pero en la seguridad de la estratosfera, de 15 a 50 km sobre la superficie, el gas azulado y de olor fuerte es tan importante para la vida como cl propio ox�geno.

Un escudo fr�gil

El ozono forma un fr�gil escudo, en apariencia inmaterial pero muy eficaz. Est� tan esparcido por los 35 km de espesor de la estratosfera que si se lo comprimiera formar�a una capa en torno a la Tierra, no m�s gruesa que la suela de un zapato. La concentraci�n del ozono estratosf�rico var�a con la altura, pero nunca es m�s de una cienmil�sima de la atm�sfera en que se encuentra. Sin embargo, este filtro tan delgado es suficiente para bloquear casi todas las da�inas radiaciones ultravioletas del sol. Cuanto menor es la longitud de la onda de la luz ultravioleta, m�s da�o pueda causar a la vida, pero tambi�n es m�s f�cilmente absorbida por la capa de ozono.

En peligro: salud y medio ambiente

Cualquier aumento de la radiaci�n UVB que llegue hasta la superficie de la Tierra tiene el potencial para provocar da�os al medio ambiente y a la vida terrestre. Los resultados indican que los tipos m�s comunes y menos peligrosos de c�ncer de la piel, no melanomas, son causados por las radiaciones UVA y UVB. Se calcula que para el a�o 2000 la p�rdida de la capa de ozono ser� del S al 10% para las latitudes medias durante el verano. Seg�n los datos actuales una disminuci�n constante del 10% conducir�a a un aumento del 26% en la incidencia del c�ncer de la piel. Las �ltimas pruebas indican que la radiaci�n UVB es una causa de los melanomas m�s raros pero malignos y virulentos. La gente de piel blanca que tiene pocos pigmentos protectores es la m�s susceptible al c�ncer cut�neo, aunque todos est�n expuestos al peligro. El aumento de la radiaci�n UVB tambi�n provocar� un aumento de los males oculares tales como las cataratas, la deformaci�n del cristalino y la presbicia. Se espera un aumento considerable de las cataratas, causa principal de la ceguera en todo el mundo. Una reducci�n del 1% de ozono puede provocar entre 100.000 y 150.000 casos adicionales de ceguera causada por cataratas. Las cataratas son causa de la ceguera de 12 a 15 millones de personas en todo el mundo y de problemas de visi�n para otros 18 a 30 millones. La radiaci�n UVC es m�s da�ina que la UVB en causar la ceguera producida por el reflejo de la nieve, pero menos da�ina en causar cataratas y ceguera. La exposici�n a una mayor radiaci�n UVB podr�a suprimir la eficiencia del sistema inmunol�gico del cuerpo humano. La investigaci�n confirma que la radiaci�n UVB tiene un profundo efecto sobre el sistema inmunol�gico, cuyos cambios podr�an aumentar los casos de enfermedades infecciosas con la posible reducci�n de la eficiencia de los programas de inmunizaci�n. La inmunosupresi�n por la radiaci�n UVB ocurre independientemente de la pigmentaci�n de la piel humana. Tales efectos exacerbar�an los problemas de salud de muchos pa�ses en desarrollo. El aumento de la radiaci�n UVB adem�s provocar�a cambios en la composici�n qu�mica de varias especies de plantas, cuyo resultado ser�a una disminuci�n de las cosechas y perjuicios a Ios bosques. Dos tercios de las plantas de cultivo y otras sometidas a pruebas de tolerancia de la luz ultravioleta demostraron ser sensibles a ella.

Las capas de la atm�sfera

La atm�sfera se divide en cuatro capas, de abajo hacia el espacio: la TROPOSFERA, la ESTRATOSFERA, la MESOSFERA y la TERMOSFERA o IONOSFERA, llamada as� porque la luz ultravioleta ioniza los �tomos a estas alturas.
La troposfera y la estratosfera est�n separadas por la TROPOPAUSA, a una altura entre 9 y 15 Km dependiendo de si est�s sobre el ecuador o sobre los polos. La estratosfera y la mesosfera est�n separadas por la ESTRATOPAUSA a una altura de unos 50 Km y la mesosfera y la termosfera est�n separadas por la MESOPAUSA, a unos 80 km de altura.

El ozono es un elemento b�sico de la atm�sfera que nos protege de los rayos ultravioletas procedentes del espacio. La causa: el Hombre. La consecuencia: �el fin de la vida?

Debido a la acci�n nociva que ejercen los agentes contaminantes introducidos por el hombre en la atm�sfera, la capa de ozono se est� reduciendo cada vez m�s. El efecto es m�s dram�tico en las regiones ant�rticas, donde los instrumentos han detectado la presencia de un aut�ntico agujero.

La luz del Sol es fundamental para la existencia en nuestro planeta. El calor solar, en efecto, permite mantener las condiciones de temperatura ideales para el desarrollo y la conservaci�n de nuestro sistema biol�gico. Sin embargo, no todos los tipos de radiaciones solares tiene efectos ben�ficos para las especies vivientes. Una exposici�n prolongada a los rayos ultravioletas (UV) puede ser da�ina, pero no decir letal, para el hombre. Los rayos UVB y UVC pueden interactuar a nivel molecular con los tejidos org�nicos irradiados y provocar patolog�as peligrosas, como el c�ncer de piel. Seg�n las �ltimas estad�sticas, en Nueva Zelanda, donde la incidencia en el suelo de los rayos UVB es mayor, el 35% de la poblaci�n est� destinado a sufrir c�ncer de piel en el curso de su vida, aunque no siempre de forma fatal. Afortunadamente para nosotros, la Tierra est� dotada de una defensa natural contra los rayos UV solares. La atm�sfera terrestre, en efecto, es transparente a la radiaci�n electromagn�tica de baja energ�a procedente del espacio, como la luz visible y las ondas de radio, pero opaca a la radiaci�n m�s energ�tica comprendida entre los rayos UVB y los rayos gamma, pasando por los rayos X. A partir de la radiaci�n de tipo UVA, la mayor parte de la radiaci�n electromagn�tica emitida por el Sol no llega a la superficie terrestre. La radiaci�n de tipo UVC es totalmente absorbida por la atm�sfera mientras que la radiaci�n UVB, que representa menos del 1% de la cantidad total de radiaci�n emitida por el Sol, consigue filtrarse parcialmente. En ambos casos, la funci�n de escudo corre a cargo sobre todo el ozono, una mol�cula relativamente inestable formada por tres �tomos de ox�geno (O₃). La mayor parte del ozono est� concentrada dentro de las capas m�s exteriores de la atm�sfera, precisamente en la regi�n, llamada estratosfera, situada a una altura de 20-30 km. El ozono se forma en la propia estratosfera, donde los �tomos y las mol�culas de gas sufren un continuo bombardeo por parte de las radiaciones ultravioletas del Sol. En particular, cuando los rayos UV inciden sobre las mol�culas de ox�geno diat�mico (O₂) las escinden en �tomos de ox�geno libre. Cada �tomo de ox�geno libre puede combinarse con una mol�cula de ox�geno (O₂) para formar una mol�cula de ozono (O₃). A su vez, la mol�cula de ozono, bajo la acci�n de los rayos UV, se escinde en una mol�cula de ox�geno diat�mico y un �tomo de ox�geno libre que vuelven a entrar en el ciclo para formar otras mol�culas de ozono. No obstante, el ozono absorbe los rayos UV en mayor cantidad que las mol�culas normales de ox�geno y constituye por ello un escudo m�s eficaz. De este modo, solo una m�nima fracci�n de los rayos UVB emitidos por el Sol logran atravesar la capa de ozono y llegar a la superficie terrestre.

Cuando tres �tomos de ozono chocan con una mol�cula de O₂ la disgregan en dos �tomos de ox�geno (O₂). Cuando este �tomo de ox�geno "choca" con otra mol�cula de ox�geno, se unen y vuelven a crear otra de ozono.

PRODUCCI�N NATURAL DEL OZONO
O₂ + R.UV. --> O + O
O + O₂ ------> O₃

Cuando una mol�cula de ozono O₃ absorbe la radiaci�n ultravioleta, se descompone en una mol�cula de ox�geno diat�mica O₂ y un �tomo de ox�geno, que al colisionar con una mol�cula de ozono, da como resultado 2 mol�culas de ox�geno, mucho m�s estable.

DESTRUCCI�N NATURAL DEL OZONO
O₃ + R.UV. � O₂ + O
O₃ + O � O₂ + O₂

Da�os causados por el hombre

Desgraciadamente, seg�n los datos de la World Meteorological Organization, en los �ltimos 10 a�os se ha registrado una continua disminuci�n de la capa de ozono, con un valor medio del 3% a escala mundial. En algunas regiones terrestres se han registrado incluso picos que oscilan entre el 20 y el 50%. Como la disminuci�n del nivel del ozono es progresiva, no puede deberse a fen�menos peri�dicos como, por ejemplo, el ciclo solar o las variaciones estacionales.

El mismo razonamiento vale para fen�menos epis�dicos como las erupciones volc�nicas, las cuales, al inyectar gases nocivos en la estratosfera, tambi�n desempe�an un importante papel en la erosi�n de la capa de ozono. En este sentido, la erupci�n del volc�n Pinatubo, acaecida el 15 de junio de 1991 en Filipinas, constituy� un caso espectacular. Los fen�menos observados son atribuibles en su mayor parte a la acci�n nociva de algunas sustancias conocidas como CloroFluoroCarburos (CFC), unas sustancias qu�micas artificiales compuestas de carbono, fl�or y cloro, diariamente vertidas a la atm�sfera desde comienzos de los a�os cuarenta.

Interacci�n del ozono atmosf�rico con las radiaciones UV solares. El ozono absorbe las radiaciones UV y se escinde en una mol�cula de ox�geno diat�mico y un �tomo de ox�geno libre.

Estas sustancias no reaccionan f�cilmente con las dem�s mol�culas presentes en la atm�sfera, raz�n por la cual tiene una vida m�s bien larga. Al difundirse por la estratosfera, los CFC pueden ser escindidos por radiaciones UV del Sol. En el proceso se liberan �tomos de cloro. Esta reacci�n, que provoca la destrucci�n de la mol�cula de ozono, procede seg�n un ciclo continuo. Cuando la mol�cula de mon�xido de cloro encuentra un �tomo de ox�geno, se libera nuevamente un �tomo de cloro que vuelve a entrar en el ciclo para reaccionar con otras mol�culas de ozono. As� un solo �tomo de cloro puede provocar la destrucci�n de decenas de miles de mol�culas de ozono. La reiteraci�n de estas reacciones provoca, por lo tanto, un adelgazamiento de la capa de ozono y una mayor transparencia de la atm�sfera a los rayos UVB. Afortunadamente, los �tomos de cloro no permanecen eternamente en la estratosfera sino que, al reaccionar con algunos tipos de gases, como el metano (CH₄), pueden volver al suelo arrastrados por las precipitaciones atmosf�ricas. Esto significa que si cesara el vertido de CFC, las condiciones que provocan la extinci�n del ozono desaparecer�an en buena parte y la situaci�n tender�a a normalizarse en pocos decenios.

Presente y futuro

Seg�n estimaciones de los expertos, deber�an pasar m�s de cincuenta a�os antes de que el nivel de ozono atmosf�rico regresara a los valores est�ndar normales de principios de siglo. De acuerdo con estudios efectuados sobre la distribuci�n del ozono atmosf�rico, la disminuci�n observada es mayor a mayores latitudes, cerca del 8% en vez del 3% que, como se ha indicado, es la media planetaria. En particular, se observ�, en 1970, una ca�da dr�stica del nivel del ozono sobre la Ant�rtida. La formaci�n de este aut�ntico agujero en la capa de ozono se ver�a favorecida por las condiciones meteorol�gicas locales, que incrementan el potencial destructivo de los CFC. Se ha observado un agujero similar, recientemente, sobre regiones septentrionales de la Tierra, como el �rtico, Siberia y Escandinavia. Hay preocupantes indicios de que el fen�meno se est� extendiendo r�pidamente a latitudes intermedias. Gracias al incesante trabajo de persuasi�n de los cient�ficos, el peligro que presenta la reducci�n progresiva del ozono atmosf�rico es reconocido hoy por la mayor parte de los gobiernos mundiales. Para evitar consecuencias catastr�ficas, se ha reglamentado el vertido de CFC a la atm�sfera terrestre mediante tratados internacionales, el m�s importante de los cuales, conocido como protocolo de Montreal, fue suscrito en 1987 en esa ciudad canadiense por EE.UU y otros 26 pa�ses. Gracias a estos tratados, la concentraci�n del ozono se mantiene bajo continuo control mediante medidas de la radiaci�n UV que incide a distintas latitudes. Todo esto, sin embargo, no es suficiente, ya que el control debe extenderse a escala global. Por este motivo, la NASA ha iniciado recientemente la construcci�n de una serie de sat�lites dedicados a la vigilancia constante de la capa de ozono desde el espacio. Estos "centinelas celestes" constituyen unos instrumentos indispensables para la salvaguardia de nuestro planeta y ser�n fundamentales en el futuro para tratar de prevenir la formaci�n de nuevos agujeros en este estado natural sin el cual, record�moslo, estar�a en peligro para la vida misma sobre la Tierra.

La radiaci�n ultravioleta se compone de tres segmentos, designados como A, B, y C. La UV-C (por debajo de 280 nm) es filtrada por la capa de ozono de nuestro planeta y no llega
a penetrar hasta la Tierra. Es por esta raz�n que la UVC actualmente no representa ninguna amenaza para la vida. Sin embargo, hay mucha evidencia que muestra que la exposici�n tanto a UV-A y UV-B puede tener efectos adversos a corto y largo plazo sobre los ojos y la salud visual. La radiaci�n ultravioleta forma parte del llamado espectro electromagn�tico, con escaso poder ionizante, debido a su baja energ�a.

En su espectro se distinguen tres zonas en raz�n de su energ�a:

UVA (o de onda larga): 320 a 400 nm. Los de menor frecuencia y energ�a.

UVB (o de onda media): 320 a 290 nm.

UVC (o de onda corta): 290 a 200 nm. Por su mayor energ�a, son los m�s peligrosos para la salud.
Las fuentes de radiaci�n ultravioleta son naturales (el sol) y artificiales (hospitales, industrias, cosm�tica, etc). La radiaci�n UVC no alcanza la superficie terrestre, ya que queda retenida por la capa de ozono en la estratosfera. La radiaci�n natural que nos llega es por tanto UVA y UVB.

Las bombas nucleares

La capa de ozono tambi�n se ver�a afectada por la acci�n de las bombas nucleares, lo que agravar�a los da�os como consecuencia de la radiaci�n ultravioleta solar. Si esta situaci�n se prolongase, significar�a el fin de la civilizaci�n humana. Desde entonces, la teor�a del invierno nuclear ha estado permanentemente envuelta en pol�mica. En 1985 el Departamento de Defensa de Estados Unidos reconoci� la validez de la idea, pero afirm� que no afectar�a a la pol�tica de defensa.

CFC: Los clorofluorocarbonos, ciertos l�quidos o gases inodoros y no venenosos, como el fre�n, se usan CFC: Los clorofluorocarbonos, ciertos l�quidos o gases inodoros y no venenosos, como el fre�n, se usan como agente dispersante en los vaporizadores aerosol y como refrigerante. Sin embargo, en 1974, algunos cient�ficos sugirieron que esos productos qu�micos llegaban a la estratosfera y estaban destruyendo la capa de ozono de la Tierra. Con la confirmaci�n de estos descubrimientos al final de la d�cada de 1980, la fabricaci�n de esos productos qu�micos empez� a eliminarse por etapas. size="4">

Preguntas varias

�Sigue aumentando el tama�o del agujero de ozono?

Desgraciadamente si lo hace debido a diversos factores, desde que la emisi�n de compuestos clorados act�a cierto tiempo despu�s a su emisi�n y a�n no ha llegado a su m�ximo hasta que el efecto invernadero act�a como factor amplificador del agujero.

�Es cierto que hay uno en el norte de Europa?, �c�mo de grande?, �nos afecta/afectar�?. �Qu� proyectos hay para evitarlo o para "remendarlo"?
Debido a las caracter�sticas orogr�ficas del Polo Norte no se cre�a que se llegase a formar un v�rtice polar como ocurre en el Polo Sur y que ayuda a la destrucci�n cada primavera en cada uno de los hemisferios, pero resulta que se hallan en juego multitud de factores que a�n desconocemos y que ha desembocado en la aparici�n de la temidas nubes PSC que provocan estragos en la capa de Ozono. La soluci�n pasa por un cese inmediato de producci�n de CFC, el control de su destrucci�n, no usar derivados de los CFC (l�ase HFC-134a y similares promovidos por las grandes compa��as qu�micas) y dejar pasar el tiempo. Desgraciadamente no existe m�quina alguna para "remendar el agujero". Cuando se forma en el Polo Sur (primavera austral) tiene el tama�o de EE.UU y la altura del Everest y llega a desaparecer un 97% del Ozono estratosf�rico.

�Qu� perspectivas de futuro hay en este tema? (seguir� aumentando o decrecer�, las medidas actuales son suficientes)

La utilizaci�n del isobutano tiene un mayor rendimiento tecnol�gicamente y el c�lculo del coeficiente del ciclo COP (Coefficient Of Performance) es mayor al del HFC-134a. Existen soluciones basadas en los hidrocarburos (CARE-30) que no suponen una inversi�n tecnol�gica tan grande y costosa como el HFC-134a. que s�lo benefician a las grandes compa��as qu�micas.

Los grandes refrigeradores, tipo los que hay en los puertos o en grandes almacenes de congelados, �tambi�n usan este tipo de fluido refrigerante?

Cualquier refrigerante basado en cloro es da�ino. Gracias a estudios al margen de las grande compa��as qu�micas, ciertas empresas est�n comenzando a comercializar equipos refrigerantes basados en alternativas mucho m�s ecol�gicas, empleado desde mezclas de hidrocarburos a amoniaco. Existen varios sistemas alternativos a los actuales en funci�n de la aplicaci�n a la que est�n destinados.

Sat�lites para el estudio del ozono

MISI�N	LANZAM.	OBJETIVO
Serie Nimbus.	1969-1978	Mapa del ozono y de su distribuci�n vertical en la estratosfera
MUSE (Monitor of Solar UV Energy).
BUV (Backscatter UV Spectrometer).
SBUV (Solar Backscatter UV).
OMS (Ozone Mapping Spetrometer).
SAGE II (Statospheric Aerosol and Gas Experiment).	1984	Mapa global del ozono a todas las latitudes
ERBSE (Earth Radiation Budget Satellite).
NOAA-9, 11, L, K, M	1984-1998	Mapa de la distribuci�n vertical del ozono en la estratosfera
SSBUV (Shuttle Solar Backscatter UV).	1989-1995	Calibraci�n y control de instrumentos en �rbita
TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer). Meteor 3, Earthprobes, ADEOS.	1991-1998	Mapa global del ozono
UARS (Upper Atmosphere Research Satellite).	1991	Control de radiaci�n solar, estudio de la qu�mica y la din�mica de la atm�sfera externa
ATLAS/STS Payloads.	1992-1995	Control de la radiaci�n solar, estudio de la qu�mica y la din�mica de la atm�sfera externa
EOS (Earth Observing System).	1998-2012	Estudio de los procesos de formaci�n del ozono

�Se derrite la Ant�rtida?

El deshielo de un glaciar ant�rtico puede aumentar 6 metros el nivel de los oc�anos. Seg�n lo demuestran im�genes de sat�lite recogidas desde 1992 por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, el glaciar Pine Island, en la Ant�rtida, se est� derritiendo a un ritmo vertiginoso y podr�a provocar el colapso del sector oeste de ese continente y la consecuente elevaci�n de las aguas en todo el globo. La velocidad promedio de derretimiento de este glaciar es de 1km por a�o, que puede variar de acuerdo con los cambios clim�ticos. El fen�meno se deber�a a las aguas c�lidas que llegan desde el Oc�ano Pac�fico. El m�todo usado por el JPL, es una t�cnica llamada interferometr�a radar, en la que se combinan dos im�genes de radar de la misma zona, tomadas desde diferentes lugares.

Rayo salvador

Un l�ser; eficaz arma para combatir el smog t�xico que envenena la atm�sfera de las ciudades. Mediante �sta t�cnica, se logr� neutralizar la poluci�n que afectaba a Atenas. Con su funci�n de radar, el l�dar ("light detection and ranging"), desarrollado desde 1983 por investigadores del EPLF, es una herramienta revolucionaria. Al barrer el cielo, puede localizar y medir, en tiempo real y a 10 kil�metros a la redonda, la naturaleza y la concentraci�n de los contaminantes de la atm�sfera. Este instrumento es mucho m�s preciso que los captores colocados en el suelo o sobre los techos. Estos �ltimos solo pueden medir la tasa de contaminaci�n en un radio de una decena de metros.

Ozono estratosf�rico y troposf�rico

La capa de la atm�sfera m�s cercana a la superficie se llama troposfera y tiene un espesor de unos 10 km. En la troposfera la temperatura disminuye con la altura hasta aproximadamente los -70� C. Luego sigue otra capa de unos 10 km dentro de la cual la temperatura se mantiene m�s o menos constante. Por ese motivo se la denomina tropopausa. Por encima de esta y hasta los 50 km. de altura se extiende la estratosfera. La circulaci�n entre la troposfera y la estratosfera est� relativamente restringida por la tropopausa, que act�a como una barrera. El ozono estratosf�rico se forma principalmente en la regi�n ecuatorial de la estratosfera, desde donde luego se distribuye al resto de ella.

Un peligro cada vez m�s cerca

En la atm�sfera se est� observando un lento desplazamiento del cintur�n de ozono hacia cotas m�s bajas. Por un lado, el cloro de los gases clorofluorocarbonados (CFC) descomponen el ozono en la zona superior del escudo, mientras que por otro, ciertas sustancias vol�tiles como el di�xido de carbono, el metano y el mon�xido de nitr�geno fabrican nuevo en la zona inferior.

Este procesos ocurre en forma natural. Las principales fuentes del ozono troposf�rico son el ozono estratosf�rico transportado hacia abajo por movimientos atmosf�ricos que consiguen atravesar la tropopausa, tales como la convecci�n tropical o frentes en latitudes medias y la fotodisociaci�n natural y antropog�nica de di�xido de nitr�geno por radiaci�n ultravioleta, que tiene lugar en la troposfera. Muchas de estas reacciones involucran la fotooxidaci�n de productos qu�micos, tales como el mon�xido de carbono, metano y otros hidrocarburos. Por este motivo, la producci�n de ozono troposf�rico aumenta en �reas densamente pobladas e industrializadas, donde la concentraci�n de esos contaminantes es mayor.

Factores que afectan la intensidad de la radiaci�n ultravioleta que llega a la superficie terrestre

La intensidad de radiaci�n ultravioleta producida por el sol tiene leves variaciones, asociadas a su per�odo de rotaci�n aparente -27 d�as -, al ciclo de mancas solares -11 a�os -, y a la aparici�n de protuberancias y explosiones en la fotosfera. Estas fluctuaciones afectan sobre todo las componentes m�s energ�ticas del espectro, que no llegan a la superficie terrestre. Sin embargo, pueden afectar al ciclo de producci�n y destrucci�n de ozono en la alta atm�sfera, y en consecuencia, la transmisi�n atmosf�rica de otras porciones del espectro ultravioleta.

Otro factor que determina la cantidad de esta radiaci�n que llega a nuestro planeta es la distancia entre la Tierra y el Sol, la cual, debido a la forma el�ptica de la �rbita terrestre, oscila un 3,4% a lo largo del a�o. Como la atenuaci�n de la radiaci�n es cuadr�tica con esta distancia, el resultado es una variaci�n de alrededor del 7% en la intensidad de radiaci�n ultravioleta extraterrestre, y es m�xima en diciembre, al comienzo del verano austral.

Se denomina �ngulo cenital al �ngulo que forma la direcci�n aparente del sol con la vertical local. Este �ngulo depende a su vez de la hora del d�a, la estaci�n, y la latitud del sitio. La influencia de este factor tiene dos aspectos, uno de ellos puramente geom�trico, ya que el flujo de radiaci�n que atraviesa una superficie cualquiera var�a con la orientaci�n de la superficie. Si esta es paralela a la direcci�n de incidencia, el flujo de radiaci�n es cero, mientas que si es perpendicular, resulta m�ximo. Adem�s de este afecto, el aumento del �ngulo cenital implica que la radiaci�n tiene que atravesar una capa atmosf�rica m�s gruesa, y por consiguiente su atenuaci�n ser� mayor.

Dentro de los factores atmosf�ricos, el m�s conocido es la atenuaci�n que produce la capa de ozono. Podemos dividir este fen�meno en dos fases: en la primera, una mol�cula de ox�geno absorbe radiaci�n -hv representa un fot�n - de longitud de onda (l ) menor de 240 nm y se disocia. Este ox�geno at�mico, con ayuda de alguna otra mol�cula forma ozono (O₃):

O₂ + hv (l � 240nm) � 2O

3O + x � O₃ + x

La segunda parte consiste en la disociaci�n del ozono mediante la absorci�n de m�s radiaci�n ultravioleta, pero esta vez de longitud de onda m�s larga:

O₃ + hv (l � 320nm) � O + O₂

La porci�n del espectro que comprende longitudes de onda entre 240 y 320nm no se absorbe uniformemente, por lo que algo de radiaci�n ultravioleta de l >290nm llega a la superficie terrestre. Esta banda es justamente la m�s seriamente afectada por la disminuci�n de las concentraciones de ozono estratosf�rico.

La atenuaci�n de la radiaci�n solar no s�lo se produce por absorci�n sino tambi�n por la denominada dispersi�n de Rayleigh. En el fen�meno de dispersi�n, el fot�n involucrado no desaparece sino que es desviado en su direcci�n de propagaci�n. La distribuci�n angular de la radiaci�n dispersada es sim�trica, lo que implica que la probabilidad de que la luz sea dispersada en alguna direcci�n "hacia arriba" es equivalente a la de ser dispersada en alguna direcci�n "hacia abajo". Para la porci�n ultravioleta del espectro, la dispersi�n del Rayleigh resulta importante hasta el punto de que m�s del 40% de la irradiancia de 300nm que llega a la superficie terrestre no proviene directamente del disco solar -radiaci�n directa - sino del resto del cielo -radiaci�n difusa -.

La fracci�n del cielo cubierto y el tipo de nubes afectan la intensidad y composici�n espectral de la radiaci�n ultravioleta que llega a la superficie terrestre. Este efecto es debido principalmente a la reflexi�n de la radiaci�n ultravioleta por las gotas de agua o cristales de hielo que forman la nube. No siempre el efecto neto es una disminuci�n de la irradiancia; en ocasiones, las nubes cubren gran parte del cielo, pero no ocultan el disco solar. En estas circunstancias, la radiaci�n solar reflejada por la superficie terrestre hacia arriba, es reflejada a su vez por las nubes nuevamente hacia la Tierra, por lo que as� aumenta el nivel de irradiancia en la superficie.

En �reas urbanas se producen concentraciones importantes de gases contaminantes a nivel de la atm�sfera baja, entre ellos: ozono troposf�rico, di�xido de azufre y di�xido de nitr�geno, que absorben radiaci�n ultravioleta. El aumento de concentraci�n de estos gases lleva a una disminuci�n de la intensidad de radiaci�n ultravioleta en las �reas urbanas, a pesar del debilitamiento de la capa de ozono estratosf�rico.

El ozono sobre el polo norte

Los colores de la imagen de arriba son las medidas hechas en dobson del ozono. Un dobson es una unidad b�sica en la investigaci�n del ozono. Esta unidad fue nombrada despu�s de G.M.B Dobson, uno de los primeros cient�ficos en investigar el ozono en la atm�sfera (~1920 - 1960). �l design� al Espectr�metro Dobson como instrumento patr�n para la medici�n del ozono desde el suelo. Este espectr�metro mide la intensidad de la radiaci�n UV (ultravioleta) en cuatro diferentes ondas, dos de las cuales son absorbidas por el ozono y dos que no lo son.

Esquema de un contenedor destinado a medir la concentraci�n de ozono a distintas alturas

Investigaron y ganaron el premio Nobel

Mario Molina (1943-act) Es un Qu�mico e investigador estadounidense nacido en M�xico, que recibi� el Premio Nobel de Qu�mica por sus estudios sobre el ozono en la atm�sfera terrestre. En 1974, junto con su colega estadounidense Sherwood Rowland, present� en la revista Nature la tesis de que el cloro contenido en los compuestos CFC (clorofluorocarbonos) se libera en la estratosfera, donde provoca la destrucci�n de la capa de ozono a alturas superiores a los 30 km. En 1987 el grupo de cient�ficos dirigido por Molina esclareci� el sistema de reacciones qu�micas que destruyen el ozono en la estratosfera baja. Recibi� el Premio Nobel de Qu�mica en 1995 junto con Sherwood Rowland y el holand�s Paul Crutzen. En la actualidad contin�a sus trabajos sobre el ozono en Estados Unidos.

Rowland F. Sherwood (1927-act)

Qu�mico estadounidense galardonado con el Premio Nobel. Naci� en Delaware, Ohio, y se doctor� en la Universidad de Chicago en 1952. Tras ense�ar en la Universidad de Princeton y en la de Kansas, Rowland se convirti� en catedr�tico de qu�mica de la Universidad de California, Irvin, en 1964. En 1994 obtuvo la c�tedra de investigaci�n Donald Bren de esta misma universidad. Rowland, junto con su colega Mario Molina, demostr� que los clorofluorocarbonos industriales (CFC) destruyen la capa de ozono, que protege la vida de animales y plantas de la radiaci�n ultravioleta procedente del Sol. Ya en los a�os cincuenta, los cient�ficos pensaban que la concentraci�n de ozono en la atm�sfera era muy baja. En 1970, el qu�mico holand�s Paul J. Crutzen anunci� sus descubrimientos sobre un compuesto llamado �xido nitroso, que ascend�a a las capas altas de la atm�sfera y destru�a las mol�culas de ozono. Tres a�os despu�s, Molina, estudiante posdoctoral de Rowland, sugiri� que los CFC tambi�n sub�an a la atm�sfera y destru�an la capa de ozono. Rowland y Molina realizaron m�s investigaciones para probar el efecto de los CFC sobre el equilibrio de las mol�culas de ozono. Concluyeron que las mol�culas de CFC empiezan a absorber luz ultravioleta cuando alcanzan una altura de unos 24 km sobre la superficie terrestre. Esto provoca la ruptura de las mol�culas de CFC, gener�ndose �tomos de cloro que atacan las mol�culas de ozono. La Academia Nacional de Ciencias apoy� los descubrimientos de Rowland y Molina, y la campa�a para prohibir los clorofluorocarbonos en todo el mundo se ha intensificado desde 1985, cuando investigadores brit�nicos descubrieron una destrucci�n del 40% en la capa de ozono sobre la Ant�rtida.

Paul J. Crutzen (1933- act)

otro de los qu�micos galardonado con el Premio Nobel fue el holand�s Crutzen. Naci� en Amsterdam, y en 1973 obtuvo el t�tulo de doctor en meteorolog�a por la Universidad de Suecia. Trabaj� en el departamento de Meteorolog�a de esta universidad desde 1959 hasta 1974. Adem�s ha sido profesor e investigador en la Universidad de Oxford, Inglaterra (1968-1970), y en el Centro Nacional de Investigaci�n Atmosf�rica en Boulder, Colorado (1974-1980). Desde el a�o 1980 es director del Departamento de Qu�mica Atmosf�rica del Instituto Max Planck en Mainz, Alemania.

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